Wasser- und chromVI-freies Aluminieren

Die Oberflächentechniker

von Aluminal haben ein großserientaugliches Verfahren zum emissionsfreien Beschichten mit reinem Aluminium realisiert. Es ermöglicht korrosionsbeständige Beschichtungen, die höchsten Ansprüchen genügen müssen - wie etwa im Motorraum von Fahrzeugen. In kritischen Bereichen bewährt

Galvanisch abgeschiedene Schichten aus Aluminium und Al-Legierungen haben hochwertige chemisch-physikalische und technische Eigenschaften. Dabei beschichten gängige galvanische Verfahren auf der Basis wässriger Lösungen. Die zur Friedhelm Loh Group gehörende Aluminal Oberflächentechnik GmbH beschichtet Oberflächen mit Aluminium hingegen unter Luft- und Wasserausschluss. Die im Lohnverfahren zu beschichtenden Teile kommen hier aus der wässrigen Vorbehandlung in eine mit Stickstoff gefüllte Inertgaszelle. Mit der speziellen Rezeptur eines organischen Lösungsmittels findet unter dieser Haube dann das so genannte Aluminieren statt. Dabei wird Aluminium unter Stromzufuhr aus einer Aluminiumanode herausgelöst, wandert in die Lösung und wird dort auf das zu beschichtende Bauteil abgeschieden. Danach wird die Verarbeitung unter normalen atmosphärischen Bedingungen fortgesetzt. Durch die Inbetriebnahme einer neuen Großanlage in Montabaur (Investitionsvolumen etwa 30 Millionen Euro) hat Aluminal seit 2005 die Möglichkeit, mit dem Veredlungsverfahren Trommel- und Gestellware in Großserien zu produzieren.

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Das für die Oberflächenbeschichtung mit reinem Aluminium entwickelte Galvanikverfahren von Aluminal arbeitet nicht nur wasser-, sondern auch chromVI- und emissionsfrei. Daraus resultiert ein hoher Korrosionsschutz selbst bei extremen Einsatzbedingungen sowie eine ideale Umformbarkeit bei gleichzeitigem Umweltschutz – eben durch den Verzicht auf Chrom. Selbst bei Dehnungen von bis zu 80 Prozent bleiben die Beschichtungen ohne Risse, und sie sind dann schweiß-, lackier- und klebbar. Als weitere Vorteile des Verfahrens nennt der Hersteller die hohe Hitzebeständigkeit der beschichteten Oberflächen, dass es zu keiner Wasserstoffversprödung kommt und dass die beschichteten Werkstücke nahezu uneingeschränkt weiterverarbeitbar sind. Hinzu gesellen sich noch folgende Pluspunkte: Seewasser- und Biodieselbeständigkeit, keine Veränderung des Grundmaterials, Lebensmitteltauglichkeit und Leitfähigkeit.

Was das neue Verfahren zu leisten imstande ist, zeigt sich unter anderem im Fahrzeugbau. Korrosionsbeständige Beschichtungen im Außenbereich wie zum Beispiel im Motorraum von Kraftfahrzeugen müssen höchsten Ansprüchen genügen. Dabei sind Temperaturen von mehr als 130°C unter der Fahrzeughaube heute keine Seltenheit mehr. In diesem Zusammenhang ist eine permanent haltbare Beschichtung aus Reinaluminium geradezu ideal. Das gilt hauptsächlich für ausgesprochen kritische Bereiche, also etwa für Rohrleitungen und Schrauben, für Dichtungen und Radträger oder auch für Quetschhülsen und Resonanzbleche. Hier ist eine hohe Beständigkeit gegen Steinschlag, organische Säuren, aggressiven Biodiesel, salzhaltiges Spritzwasser, aber auch eine erstklassige Verformbarkeit durch hohe Duktilität gefragt. Das Problem bestand bis dato darin, dass Aluminium – im Gegensatz zu anderen Metallen – nicht aus einer wässrigen Lösung abgeschieden werden konnte. Aufgrund dessen lassen sich herkömmliche Galvanisiertechniken nicht anwenden. Bisher behalf man sich deshalb mit zweischichtigen Galvanikverfahren auf Zink-Nickel-Basis.

Mit dem Galvanisierprozess von Aluminal ist die galvanische Al-Abscheidung aber ohne Wasser möglich. In Anlehnung an die zuvor genannten Vorteile ist das Verfahren hier in mehrfacher Hinsicht von Nutzen. So wird zum Beispiel bei Fahrwerksteilen aus hochfesten Stählen keine Wasserstoffversprödung verursacht. Den verlangten schweren Korrosionsschutz gewährleistet zudem eine natürliche Oxidhaut, die die Bildung von Weißrost ausschließt.

Klassische Beschichtungsverfahren haben unerwünschte Nebeneffekte wie etwa schwermetallbelastete Abwässer und schmutzige Abluft. Anders bei dem Aluminal-Verfahren, bei dem durch eine völlig gekapselte Anlage mit geschlossenem Kreislauf absolut emissionsfrei gearbeitet wird. Das Verfahren ist nicht nur frei von Chrom VI, sondern auch von toxischen Metallen wie Cadmium. Daher wurde das Unternehmen beim Neubau der Anlage in Montabaur vom Bundesumweltministerium finanziell gefördert.

Die Anlage kann zur serienmäßigen Oberflächenveredlung von Trommel- und Gestellware benutzt werden. Die behandelten Teile müssen einem 720 Stunden dauernden Salzsprühnebeltest sowie Temperaturen von 400°C standhalten. Außerdem dürfen sich an den porenfreien und extrem dichten Beschichtungen selbst bei Biegung über die Streckgrenze des Substrates keine Risse bilden. Wie erwähnt bestanden galvanisch abgeschiedene Korrosionsschutzschichten bislang aus Zink-Nickel oder Kadmium. Der elektrochemische Auftrag dünner Aluminiumschichten auf Stahloberflächen war dagegen bisher in der Großserienfertigung beim Galvanisieren von Gestellware möglich. Mit der Al-Beschichtung von Kleinteilen als Trommelware wird nun weltweit die einzige Serienfertigung betrieben. Besonders in der Automobilindustrie sieht man in den Verbindungselementen aus galvanisch aluminiertem Stahl die optimale Werkstoffkombination für den künftigen Fahrzeugbau, der auf Gewichtseinsparung ausgerichtet ist. Aluminal baut daher den Hauptstandort Montabaur als erste Referenzanlage aus. Reinhard Teichmann (Aluminal)/ ms

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